(57)【要約】  実施形態は、自己認識基板、及び自己認識基板を利用するための方法を含む。１つの実施形態では、自己認識基板を処理する方法は、自己認識基板の上で処理動作を開始することを含みうる。処理動作は、生産基板の上での機能デバイスの製造に使用される任意の処理動作でありうる。方法は、自己認識基板の上の一又は複数のセンサから出力信号を受信することを更に含みうる。幾つかの実施形態では、一又は複数のセンサが、基板の非生産領域の上に形成される。方法は、出力信号を一又は複数の処理条件に関連する終点基準と比較することを更に含みうる。例えば、終点基準は、膜の厚さなどの処理条件に関連しうる。方法は、終点基準が満たされると、処理動作を終了することを更に含みうる。【選択図】図１Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自己認識基板を処理する方法であって、
前記自己認識基板の上で処理動作を開始することと、
前記自己認識基板の上の一又は複数のセンサから出力信号を受信することと、
前記出力信号を一又は複数の処理条件に関連する終点基準と比較することと、
前記終点基準が満たされると、前記処理動作を終了することと
を含む方法。
【請求項２】
前記終点基準が所定のターゲット値を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つのセンサが前記所定のターゲット値に等しい出力信号を供給すると、前記終点基準が満たされる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
すべてのセンサが前記所定のターゲット値以上である出力信号を供給すると、前記終点基準が満たされる、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記終点基準が、異なる処理条件に各々が関連する、２つ以上の所定のターゲット値を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記自己認識基板の上のクロックを処理ツールに関連するクロックと同期させることと、
処理ツールセンサデータをセンサ出力に重ねることと
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
処理動作を分析するための方法であって、
第１の処理動作中又は第１の処理動作後に自己認識基板の上の一又は複数のセンサから一又は複数の出力信号セットを受信することと、
前記一又は複数の出力信号セットを処理条件に関連するターゲット値と比較することと
を含む方法。
【請求項８】
前記出力信号セットのうちの一又は複数が前記ターゲット値と異なるとき、第２の処理動作のためのプロセス方策を調節することと
を更に含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ターゲット値が膜の厚さである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ターゲット値がサーマルバジェット最大値である、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記出力信号セットが２つ以上のターゲット値と比較される、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
基板と、
前記基板の支持面にわたって非生産領域の上に形成された複数のセンサであって、前記基板が一又は複数の生産領域を含み、各センサが処理条件に対応する出力信号を生成可能である、複数のセンサと、
前記基板の上に形成されたネットワークインターフェースデバイスであって、前記複数のセンサの各々が、一又は複数のビアによって、前記ネットワークインターフェースデバイスに通信可能に接続される、ネットワークインターフェースデバイス
とを含む自己認識基板。
【請求項１３】
前記ネットワークインターフェースデバイスが、前記基板の空洞内に形成され、前記空洞がキャップ層で充填される、請求項１２に記載の自己認識基板。
【請求項１４】
前記基板の前記支持面にわたって形成された一又は複数の層であって、前記複数のセンサが、前記一又は複数の層の最上層の上に形成される、一又は複数の層
を更に含む、請求項１３に記載の自己認識基板。
【請求項１５】
前記出力信号が電圧、電流、周波数又は時間測定値であり、前記処理条件が、膜の厚さ、粒子の有無、質量、基板温度、チャック温度、表面電荷、磁場強度、特定ガス濃度、プラズマの電子エネルギー分布関数、又はＶＤＣのうちの一又は複数を含む、請求項１２に記載の自己認識基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年１月２８日に出願された「自己認識生産ウエハ（ＳＥＬＦ−ＡＷＡＲＥ  ＰＲＯＤＵＣＴＩＯＮ  ＷＡＦＥＲＳ）」と題する米国仮特許出願第１５／００９，６９２５号の利益を主張し、参照することにより、その全体があらゆる目的のために本明細書に組み込まれる。実施形態は、半導体処理の分野に関し、特に、リアルタイムで生産基板上の処理を特徴付けるためのデバイス及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
堆積速度及び除去速度は、典型的には、所与の時間量の間、基板を処理し、次いで膜の厚さ測定ツール（例えば、エリプソメータ）を使用して堆積又は除去される膜の量を測定することによって測定される。この技法の問題点は、プロセスの最終結果のみが判定される可能性があることである。よって、処理過程中の膜へのリアルタイムの変化を判定することができない。幾つかの場合において、発光分光法（ＯＥＳ）の使用は、プラズマについてのいくらかのリアルタイム情報を提供することができるが、プラズマが基板の表面上に及ぼす影響を判定する能力は依然として欠けている。更に、ＯＥＳは、遠隔プラズマでの使用には適していない。
【０００３】
加えて、生産基板（例えば、半導体表面上に複数のダイを形成するように処理されているウエハ）では、処理が確実に実行され、適切な仕様になるように、計測が行われることが多い。計測で仕様に満たなかったことが判明した場合、層を再加工する必要がありうる。高い歩留まりをもたらすように、複数の重要な動作の後に計量を実行する必要がありうる。追加の計測と再加工は、各基板のスループットを低下させ、各デバイスを製造する全体的コストを増加させる。
【発明の概要】
【０００４】
実施形態は、自己認識基板、及び自己認識基板を利用するための方法を含む。１つの実施形態では、自己認識基板を処理する方法は、自己認識基板の上で処理動作を開始することを含みうる。処理動作は、生産基板の上での機能デバイスの製造に使用される任意の処理動作でありうる。方法は、自己認識基板の上の一又は複数のセンサから出力信号を受信することを更に含みうる。幾つかの実施形態では、一又は複数のセンサが、基板の非生産領域の上に形成される。例えば、非生産領域は、ソーストリート（ｓａｗ−ｓｔｒｅｅｔ）でありうる。このように、センサは機能デバイスが位置する可能性のない領域を占有するだけなので、基板の歩留まりは低下しない。方法は、出力信号を一又は複数の処理条件に関連する終点基準と比較することを更に含みうる。例えば、終点基準は、膜の厚さなどの処理条件に関連しうる。方法は、終点基準が満たされると、処理動作を終了することを更に含みうる。
【０００５】
幾つかの実施形態では、自己認識基板は、基板の支持面にわたって非生産領域の上に形成された複数のセンサを有する基板を含みうる。一又は複数の生産領域は、基板の支持面に形成されうる。例えば、生産領域は、ダイ領域又は表示領域を含みうる。実施形態によれば、各センサは、処理条件に対応する出力信号を生成することが可能である。例えば、出力信号は、電圧、電流、周波数、及び／又は時間測定値を含みうる。処理条件は、膜の厚さ、粒子の有無、質量、基板温度、チャック温度、表面電荷、磁場強度、特定ガス濃度、プラズマの電子エネルギー分布関数（ＥＥＤＦ）、又は電圧直流（ＶＤＣ）のうちの一又は複数を含みうる。加えて、実施形態は、基板の上に形成されたネットワークインターフェースデバイスを含む自己認識センサを含む。複数のセンサの各々は、一又は複数のビアによって、ネットワークインターフェースデバイスに通信可能に接続されうる。１つの実施形態では、ネットワークインターフェースデバイスは、基板の空洞内に形成されうる。
【０００６】
上記の概要は、すべての実施形態の網羅的な列挙を含んでいない。上記に要約された様々な実施形態、更には以下の詳細な説明に開示され、特に本出願と共に提出される特許請求の範囲において指摘される様々な実施形態のすべての適切な組み合わせから実施することができる、すべてのシステム及び方法が含まれることが企図される。そのような組合せは、上記要約に特筆されない特定の利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】実施形態による、電気回路及び複数のセンサを含む基板の底面の図である。
【図１Ｂ】実施形態による、ダイの場所間の非生産領域にセンサの場所を示す基板上面の図である。
【図１Ｃ】実施形態による、センサパッドを基板の厚さを通って底面の電気回路に接続するための貫通ビアを含む基板の断面図を示す図である。
【図２Ａ】実施形態による、センサがセンサパッドの上に形成された基板の部分断面図を示す図である。
【図２Ｂ】実施形態による、第２のセンサがバックエンドオブライン（ＢＥＯＬ）層の上に形成された基板上に形成された複数のＢＥＯＬ層を示す図である。
【図３】実施形態による、自己認識基板に装着される電子回路の図である。
【図４Ａ】実施形態による、自己認識基板に含まれうるセンサの図である。
【図４Ｂ】実施形態による、自己認識基板に含まれうるセンサの図である。
【図４Ｃ】実施形態による、自己認識基板に含まれうるセンサの図である。
【図５】実施形態による、基板処理ツールのチャンバ内に置かれる自己認識基板の図である。
【図６】実施形態による、プロセスのリアルタイムのモニタリングを提供するための方法における工程を示すフローチャートの図である。
【図７】実施形態による、第２の処理動作で使用されることになるプロセス方策を調節するために、第１の処理動作からのセンサ出力信号を利用する方法における工程を示すフローチャートの図である。
【図８】実施形態による、自己認識基板と併用されうる例示的コンピュータシステムのブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
リアルタイムで基板上の処理条件をモニタするために使用されるデバイス及び方法が、様々な実施形態に従って説明される。以下の説明では、実施形態の完全な理解を提供するために、多数の特定の詳細が説明される。当業者には、これらの特定の詳細がなくても実施形態を実施できることは明らかであろう。他の例では、周知の態様は、実施形態を不必要に不明瞭にしないために詳細には説明しない。更に、添付の図面に示された様々な実施形態は、例示的に表されており、必ずしも縮尺通りに描かれていないと理解すべきである。
【０００９】
基板上の処理動作が適切に実行されたことを検証するための既存の技法は、時間がかかり高価である。例えば、堆積膜の厚さを検証する必要がある場合、基板は、堆積チャンバから除去され、異なるツールを用いて分析する必要がある。例えば、堆積プロセスによって得られた最終的な膜の厚さを決定するために、エリプソメータなどの計測ツールが使用されうる。
【００１０】
この典型的な検証プロセスには幾つかの欠点がある。まず、プロセス検証は、複数のツールを使用する。追加の計測ツールは、製造施設内の貴重なスペースを占有する。更に、複数のツールを使用することにより、追加の基板搬送動作が発生し、よって、プロセスの検証に必要な時間が増加する。第２に、プロセス検証は、プロセスが完了した後に膜の厚さを決定することができるのみである。したがって、堆積プロセスに誤差がある場合（例えば、膜が厚すぎる又は薄すぎる場合）、次いで基板を再加工する必要がありうる。基板を再加工するための追加時間はスループットを低下させ、ゆえに、デバイスの全体的なコストが増加する。
【００１１】
したがって、実施形態は、処理動作のリアルタイム分析を提供することができるセンサを有する基板を含む。よって、実施形態は、高価な計測機器の必要性を排除し、処理動作中の基板表面上及び処理ステーション内の条件のリアルタイム分析を可能にする。基板上のセンサにより、膜が堆積又はエッチングされている間に、膜の厚さを決定することができる。処理中に膜の厚さが分かれば、歩留まり及びスループットを増加させる利点が提供される。
【００１２】
以前の膜堆積（又はエッチング）プロセスが、処理動作中に変わらないプロセス方策を利用するのに対して、本明細書に記載の実施形態は、プロセス方策の動的な変更を可能にする。例えば、処理中の所与の点における膜の厚さは、膜の所望のターゲットの厚さと比較することができる。堆積プロセスでは、プロセス方策が完了したと想定された後に膜が薄すぎる場合、次いで、所望の厚さに達するまで、方策をリアルタイムで調節して、堆積プロセスの長さを増加させてもよい。同様に、プロセス方策が完了する前に所望の厚さに達している場合、次いで、プロセス方策は、基板を再加工する必要性を避けるために、早期に終了するよう調節されうる。加えて、後続の処理方策は、所望のターゲット値からの膜の厚さの変動を考慮して修正されうる。例えば、膜が第１のプロセスにおいて所望よりも厚く堆積される場合、第２のプロセス（例えば、エッチングプロセス）は、エッチング時間を増加させるように調節されうる。
【００１３】
更に、実施形態は、製造プロセスの初期に製造誤差を捕捉する能力を提供する。例えば、幾つかのデバイス層は、高い表面電荷、温度、高強度磁場への露出などで損傷を受けやすい。しかし、現在の計測機器は、処理動作が完了した後でしか検査することができず、この種の損傷は、検出不可能でさえある。それに対し、本明細書に記載の実施形態は、処理動作中に最大閾値を通過するかどうかを判定するために、これらの重要なパラメータをモニタするように設計された一又は複数のセンサを含みうる。例えば、膜の厚さ、粒子の有無、質量、基板温度、チャック温度、表面電荷、磁場強度、特定ガス濃度、プラズマの電子エネルギー分布関数（ＥＥＤＦ）、ＶＤＣなどの変化をモニタするために使用されるセンサは、基板上に形成されうる。更に、異なる処理動作のために異なるセンサを提供するように、センサが処理動作の間に追加又は除去されうる。このように、センサの選択は、各処理動作のために必要な情報のみを検出するように調整されうる。
【００１４】
以下に説明する自己認識基板及び方法は、リアルタイムのプロセスモニタリングが有益な任意のフォームファクタ又はプロセスで使用できるであろうことが理解されよう。より具体的には、集積回路製造のためのウエハ処理に関して自己認識基板及び方法が記載されているが、デバイス及び方法はまた、エレクトロニクス産業におけるディスプレイ及び／又はソーラ産業における光電池のような他の技術での使用にも適合されうる。
【００１５】
ここで図１Ａを参照すると、自己認識基板１００の裏側面１０３の図が実施形態にしたがって示される。自己認識基板１００は、全体的なフォームファクタ及び／又は半導体ウエハと同じ材料及び形状を有する基板１０２を含みうる。１つの実施形態では、基板１０２は、少なくとも部分的に半導体材料から構成されうる。例えば、基板１０２は、結晶シリコン材料、結晶ＩＩＩ−Ｖ半導体材料、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）などでありうる。更に、基板１０２は、本質的にディスク形状であり、直径１０６を有するウエハ形状ファクタを有しうる。基板１０２は、厚さ１０９（図１Ｃに示される自己認識基板１００の断面図に示される）を有しうる。実施形態では、基板１０２のウエハフォームファクタは、９５〜４５５ｍｍの間の直径１０６（例えば、直径１０６は、公称では１００ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ、又は４５０ｍｍであり得る）を含む。更に、基板１０２のウエハフォームファクタは、１ｍｍ未満（例えば、５２５μｍ、７７５μｍ、又は９２５μｍ）の厚さ１０９を含みうる。厚さ１０９はまた、１ｍｍより大きくてもよい（例えば、数ミリメートルから１０ｍｍまで）。したがって、自己認識基板１００は、容易に入手可能なウエハ材料並びに典型的なウエハ製造プロセス及び機器を使用して製造され、ウエハ処理ツールで処理されるときに、本質的に半導体ウエハをシミュレートしうる。追加の実施形態によれば、基板１０２は、典型的には基板処理ツールで処理される任意の種類の基板のフォームファクタを有しうる。例えば、ディスプレイ技術で使用されるガラスパネル（例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ベースのディスプレイ）もまた、基板１０２として使用されうる。
【００１６】
自己認識基板１００は、基板１０２の上に形成された電気回路１１３の一又は複数の領域を含みうる。自己認識基板１００の電気回路１１３は、基板１０２の支持面１０４に形成された一又は複数のセンサパッド１１８に通信可能に接続されうる。電気回路１１３が基板１０２の裏側面１０３に形成されないことを示すために、電気回路１１３が破線で示される。例えば、電気回路１１３は、以下でより詳しく説明されるように、基板１０２内に埋め込まれてもよい。実施形態によれば、電気回路１１３は、ビアによって、センサパッド１１８に電気的に接続されうる。
【００１７】
例示的実施形態において、各センサパッド１１８は、電気回路１１３と対になる。追加的実施形態によれば、複数のセンサパッド１１８は、電気回路１１３の各領域と対になりうる。追加的に、実施形態は、電子回路ハブ１１６を含みうる。電子回路ハブ１１６は、有線接続又は無線接続で、電気回路１１３の個々の領域の各々に通信可能に接続されうる。例えば、基板１０２に埋め込まれた電気トレース１１４は、電気回路１１３の一又は複数の領域を電子回路ハブ１１６と直列に接続し、又は電気回路１１３の一又は複数の領域は、それぞれの電気トレース１１５によって電子回路ハブ１１６と並列に接続されうる。したがって、電気トレース、電気リード線、ビア、及び他の既知の種類の電気コネクタを使用して、センサパッド１１８間で電気的接続が行われ、及び／又はセンサパッド１１８が、電子回路ハブ１１６に接続されうる。
【００１８】
ここで図１Ｂを参照すると、自己認識基板１００の支持面１０４の図が、実施形態にしたがって示される。図示されるように、一又は複数のセンサパッド１１８は、所定の場所の支持面１０４で製造されうる。実施形態において、複数の（例えば、何千万の）センサパッド１１８が、支持面１０４の上に構築され又は載置されうる。各センサパッド１１８は、既知の場所を有しうる。例えば、第１のセンサパッド１１８は、第１の場所１１０に位置し、第２のセンサパッド１１８は、第２の場所１１２に位置しうる。第２の場所１１２は、第１の場所１１０に対する、又は自己認識基板１００の上の別の基準点に対する、既知の位置を有しうる。
【００１９】
センサパッド１１８は、支持面１０４にわたってランダムに分布しても、又は所定のパターンで配置されてもよい。ランダムな分布が使用されるとき、センサパッド１１８各々の絶対的又は相対的場所は、なおも所定のかつ既知のものでありうる。実施形態において、センサパッド１１８に使用される所定のパターンは、グリッドパターン、同心円パターン、螺旋パターンなどを含みうる。例えば、図１Ｂに示されるセンサパッド１１８は、非生産領域１２２に沿って支持面１０４にわたって分散する。幾つかの半導体製造プロセスでは、非生産領域１２２は、生産領域１０９（例えば、ダイ領域、表示領域など）が位置しない基板１０２の領域でありうる。集積回路ダイ（例えば、ロジック、メモリなど）の製造では、非生産領域１２２は、ソーストリート（ｓａｗ−ｓｔｒｅｅｔ）又はスクライブラインと称されることがある。非生産領域１２２は、処理が完了した後に、製造領域１０９上に形成された個々のダイを基板から個片化するために、ダイシングブレード又はスコアリングブレードが使用されうる領域を提供する。したがって、非生産領域１２２に沿ってセンサパッド１１８を形成することで、そうでなければ機能デバイスを形成するために使用できるであろう貴重な場所面積（ｒｅａｌ  ｅｓｔａｔｅ）が占有されることはない。よって、非生産領域１２２に沿ってセンサパッド１１８を形成することを含む実施形態は、基板の歩留まりを低下させない。
【００２０】
実施形態において、センサパッド１１８は、処理動作中に処理条件において最大度の変化を有すると予測される位置に、プロセスモニタリング情報を提供するように配置される。例えば、基板１０２の温度又はプラズマへの曝露は、基板の表面にわたって変化しうる。したがって、幾つかの実施形態は、支持面１０４にわたって均一に分散していないセンサパッド１１８を含みうる。例えば、基板１０２の外周は、典型的には、基板１０２の中心よりも大きなプロセス変化を受ける。したがって、外側領域は、基板１０２の中心ゾーンより多くのセンサパッド１１８を有しうる。
【００２１】
ここで図１Ｃを参照すると、自己認識基板１００の断面図が、実施形態にしたがって示されている。上記のように、複数のセンサパッド１１８が、支持面１０４にわたって分散されうる。実施形態において、電気回路１１３の各領域は、センサパッド１１８下の基板１０２に埋め込まれうる。例えば、空洞１２８は、基板１０２内に形成されうる。次いで、電気回路１１３が、空洞１２８内に形成されうる。
【００２２】
例示的実施形態において、電気回路１１３は、空洞１２８の底面から上に延びるように示されている。例えば、電気回路１１３は、空洞１２８内に装着されるダイでありうる。しかしながら、実施形態は、そのような構成に限定されない。例えば、電気回路１１３は、基板１０２内に直接製造されうる（例えば、基板が半導体基板であるとき）。基板１０２上でのデバイス製造中に電気回路１１３を処理条件から分離するために、キャップ層１２９は、空洞１２８内に形成されうる。実施形態において、キャップ層１２９の上面は、基板１０２の上面と実質的に同一平面上でありうる。更に、基板の「支持面」への言及は、キャップ層１２９の上面も含みうると理解すべきである。このように、幾つかの実施形態では、センサパッド１１８は、キャップ層１２９の上面の上に形成される。センサパッド１１８から電気回路１１３への電気的接続を提供するために、キャップ層１２９を通してビア１１７が形成されうる。キャップ層１２９は、基板１０２の上に堆積させることができる任意の材料でありうる。例えば、キャップ層１２９は、酸化物、窒化物、ポリシリコン、エピタキシャル成長させた半導体材料などでありうる。
【００２３】
図１Ｃはまた、基板１０２のデバイス層１０１を示す。実施形態において、デバイス層１０１は、機能する半導体デバイス（例えば、トランジスタ、ダイオードなど）が製造されうる基板１０２の一部である。デバイス層１０１は、基板１０２と同じ材料でありうる。代替的には、デバイス層は、基板１０２と異なる材料でありうる。例えば、基板１０２は、シリコン半導体材料を含み、一又は複数のバッファ層及びデバイス層１０１は、ＩＩＩ−Ｖ半導体材料でありうる。
【００２４】
ここで図２Ａを参照すると、自己認識基板１００の一部の断面図が、実施形態にしたがって図示される。図２Ａにおいて、破線は、生産領域１０９と非生産領域１２２との間の境界を示す。非生産領域１２２では、センサ２１９が、センサパッド１１８の上に形成される。センサパッド１１８は、センサ２１９を空洞１２８内に形成された電気回路１１３にビア１１７を用いて通信可能に接続する。実施形態によれば、センサ２１９は、センサパッド１１８上で製造され、又はセンサは、パッド１１８上に装着されうる。センサ２１９及びセンサパッド１１８は、支持面１０４の上に形成されているように示されているが、実施形態は、このような構成に限定されない。例えば、センサ２１９は、基板１０２又は基板１０２のデバイス層１０１内に製造されうる。
【００２５】
センサ２１９は、基板が露出されることになる所与の処理動作をモニタするのに適した任意のセンサでありうる。例えば、センサ２１９は、膜の厚さ、粒子の有無、質量、基板温度、チャック温度、表面電荷、磁場強度、特定ガス濃度、プラズマのＥＥＤＦ、ＶＤＣなどの変化を測定するためのセンサを含みうる。これらのセンサ２１９がどのように実施されうるかの特定の例が、以下により詳細に開示される。
【００２６】
ここで図２Ｂを参照すると、幾つかの処理動作後の自己認識基板１００の一部の断面図が、実施形態にしたがって示されている。図２Ｂに示される実施形態は、追加の層が支持面１０４の上に形成された後でさえ、センサ２１９が使用されうることを実証する。例えば、バックエンドオブラインＢＥＯＬスタック内の相互結合層２２５は、支持面１０４の上に形成されうる。異なるレベルで処理動作をモニタするためにセンサ２１９の使用を続ける目的で、新しいセンサパッド２１８を、追加の層２２５を介して形成された追加のビア２１７で前のパッド１１８に接続することができる。図示の実施形態では、新しいセンサパッド２１８及びビア２１７が層ごとに形成される（及びセンサ２１９がもはや必要でなくなった後に、各層に形成されたセンサ２１９が除去される）。したがって、センサパッド１１８上に形成されたセンサ２１９と異なるセンサ２１９が、露出されたセンサパッド２１８に形成又は装着されうる。しかしながら、センサが新しい層の生産中に必要でない場合、パッドは省略されてもよい。新しいセンサ２１９が最終的に必要とされるとき、次いで、ビア２１７は、前のセンサパッド１１８／２１８に達するまで、複数の層に通されてもよい。
【００２７】
ここで図３を参照すると、自己認識基板１００の電子回路ハブ１１６のブロック図が、実施形態にしたがって示されている。図３では、電子回路ハブ１１６を参照しているが、電子回路ハブ１１６の構成要素のうちの一又は複数は、基板１０２にわたって分散させた電気回路１１３の各領域に含まれてもよいと理解すべきである。加えて、幾つかの実施形態では、電子回路ハブ１１６は、省略されてもよく、図３に記載された構成要素のうちの一又は複数は、電気回路１１３の各領域に設けられうる。自己認識基板１００の電子回路ハブ１１６は、ハウジング３７０内に封入され又は支持されうる。電子回路ハブ１１６のハウジング３７０及び／又は電子構成要素は、基板１０２上に（例えば、空洞１２８内に）装着されうる。それにもかかわらず、電子回路ハブ１１６は、一又は複数の電気トレース１１４／１１５及びビア１１７を通してセンサ２１９と電気的に接続されて配置されうる。
【００２８】
実施形態において、自己認識基板１００の電子回路ハブ１１６は、基板１０２に装着されたクロック３７４を含みうる。クロック３７４は、当技術分野で知られているように、正確な周波数を有する電気信号を出力する電子発振器（例えば、水晶）を有する電子回路でありうる。したがって、クロック３７４は、電気信号に対応する時間値を出力するように構成されうる。時間値は、他の動作とは無関係の絶対時間値であってもよく、又は時間値は、基板処理ツール内の他のクロックに同期されてもよい（詳細は後述する）。例えば、クロック３７４によって出力された時間値が、システムクロックによって出力若しくは制御されるシステム時間値及び／又はシステム動作に対応するように、クロック３７４を基板処理ツールのシステムクロックに同期させてもよい。クロック３７４は、特定のプロセス動作が発生したときに時間値の出力を開始するように構成されうる。例えば、電子回路ハブ１１６は、自己認識基板１００が動きを止めると、時間値を出力し始めるようにクロック３７４をトリガする加速度計３７５を含みうる。したがって、時間値は、自己認識基板１００が基板処理ツールの特定の処理ステーション内にいつローディングされるかについての情報を提供しうる。
【００２９】
実施形態において、自己認識基板１００の電子回路ハブ１１６は、基板１０２に装着されたプロセッサ３７６を含みうる。プロセッサ３７６は、一又は複数のセンサ２１９及びクロック３７４に動作可能に結合されうる（例えば、バス３７７及び／又はトレース１１４／１１５によって電気的に接続されうる）。プロセッサ３７６は、マイクロプロセッサ、中央処理装置などのような一又は複数の汎用処理装置を表す。より詳細には、プロセッサ３７６は、複合命令セットコンピューティング（ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ）マイクロプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ）マイクロプロセッサ、他の命令セットを実装するプロセッサ、又は命令セットの組み合わせを実装するプロセッサでありうる。プロセッサ３７６はまた、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサなどのような一又は複数の特殊用途処理装置であってもよい。
【００３０】
プロセッサ３７６は、本明細書で説明する動作を実行するための処理ロジックを実行するように構成される。例えば、プロセッサ３７６は、センサ２１９の所定の場所、クロック３７４によって出力される時間値、並びにセンサ２１９からの出力信号を送信及び／又は記録するように構成されうる。したがって、プロセッサ３７６は、処理動作中に基板１０２上で発生するリアルタイム処理条件を送信及び／又は記録するように構成されうる。
【００３１】
幾つかの実施形態では、電子回路ハブ１１６は、ネットワークインターフェースデバイス３７１を含みうる。ネットワークインターフェースは、非固体媒体を介して変調された電磁放射を使用して、データを通信しうる。ネットワークインターフェースデバイス３７１は、Ｗｉ−Ｆｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１ファミリ）、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ  ８０２．１６ファミリ）、ＩＥＥＥ  ８０２．２０、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、Ｅｖ−ＤＯ、ＨＳＰＡ＋、ＨＳＤＰＡ＋、ＨＳＵＰＡ＋、ＥＤＧＥ、ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＤＥＣＴ、ブルートゥース、これらの派生物、更には３Ｇ、４Ｇ、５Ｇなどとして指定されるその他の無線プロトコルを含むがこれらに限定されない、多くの無線規格又はプロトコルのうちのいずれかを実装しうる。プロセッサ３７６は、バス３７７又は他の電気的接続を介してネットワークインターフェースデバイス３７１と通信しうる。したがって、プロセッサ３７６は、センサ２１９からの出力信号及びクロック３７４によって出力された時間値を外部デバイスに送信するために、ネットワークインターフェースデバイスに動作可能に接続されうる。
【００３２】
実施形態によれば、センサ２１９各々からの出力信号が、プロセッサ又は他の任意の構成要素によって最初に処理されることなく、ネットワークインターフェースデバイス３７１に送られるように、ネットワークインターフェースデバイス３７１は、センサ２１９に通信可能に接続される。次いで、ネットワークインターフェースデバイス３７１は、自己認識基板１００の外部にあるコンピューティングデバイスに出力信号を送信しうる。このように、センサ２１９からの出力信号は、処理される必要もなく、ローカルに記憶される必要もないので、実施形態は、電源３７９とネットワークインターフェースデバイス３７１とを含む電子回路ハブ１１６を有する自己認識基板１００を含みうる。そのような実施形態では、センサ出力信号からのデータは、処理されてもよく、又は外部デバイスに記録されてもよい。
【００３３】
処理機能及び記憶機能を外部デバイスにオフロードすることには、幾つかの利点がある。第１に、デバイスの電力消費が低減される。したがって、コンデンサバンクや圧電バネなどが出力信号を送信するのに十分な電力を供給しうるので、バッテリは不要なこともある。加えて、不要な構成要素を除去することによって電子回路の複雑性を低減することにより、より信頼性が高くより安価なデバイスが提供される。
【００３４】
センサ２１９からの出力信号をリアルタイムで送信することも、処理動作を正確に制御可能にする。処理パラメータを決定するためにプロセス方策に依存する代わりに、センサは、基板上で起こっていることをほぼ同時にフィードバックしうる。例えば、ある厚さの膜を堆積させるために処理動作が必要な場合、膜の厚さが所望のレベルに達したことを出力信号が示すまで、プロセスが継続しうる。そのようなプロセスのより詳細な説明が、以下により詳しく記載される。
【００３５】
自己認識基板１００の電子回路ハブ１１６は、基板１０２に装着されたメモリ３７８をオプションで含みうる。メモリ３７８は、メインメモリ（例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）（例えば、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）若しくはラムバスＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）など））、スタティックメモリ（例えば、フラッシュメモリ、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）など）、又は二次メモリ（例えば、データ記憶デバイス）のうちの一又は複数を含みうる。プロセッサ３７６は、バス３７７又は他の電気的接続を介して、メモリ３７８と通信しうる。したがって、センサ２１９からの出力信号及びクロック３７４によって出力された時間値をメモリ３７８に記録するために、プロセッサ３７６は、メモリ３７８に動作可能に結合されうる。
【００３６】
自己認識基板１００の電子回路ハブ１１６は、基板１０２に装着された電源３７９を含みうる。電源３７９は、バッテリ、コンデンサバンク、又は別の既知の電力供給を含みうる。電源３７９は、バス３７７を介して自己認識基板１００の構成要素のうちの一又は複数に電気的に接続され、接続された構成要素に電力を供給しうる。例えば、センサ２１９、クロック３７４、プロセッサ３７６、又はメモリ３７８のうちの一又は複数に電力を供給するために、電源３７９は、センサ２１９、クロック３７４、プロセッサ３７６、又はメモリ３７８のうちの一又は複数に電気的に接続されうる。
【００３７】
自己認識基板１００の電子回路ハブ１１６は、上述した自己認識基板１００の構成要素に電気的に接続された追加の構成要素を含みうる。具体的には、電子回路ハブ１１６は、周波数源３７２（例えば、広い周波数源）又は検出器３７３を含みうる。周波数源３７２及び／又は検出器３７３は、基板１０２に装着されうる。周波数源３７２及び検出器３７３は、自己認識基板１００のセンサ２１９の特定の実施形態に関して、特定の用途を有してもよい。したがって、周波数源３７２及び検出器３７３の更なる説明は、以下の対応するセンサの説明まで保留される。
【００３８】
ここで図４Ａを参照すると、自己認識基板１００のトランジスタセンサ型のセンサ２１９の概略図が、実施形態に従って示されている。実施形態において、自己認識基板１００の一又は複数のセンサ２１９は、トランジスタセンサ２１９を含む。トランジスタセンサ２１９は、一又は複数のトランジスタ（例えば、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）４４２）を含みうる。ＭＯＳＦＥＴ４４２は、ソース４４４、ドレイン４４６、及びゲート４４８を含みうる。トランジスタセンサ２１９は、コレクタ４４０も含みうる。コレクタ４４０は、膜４３２を堆積させる表面を有するように形成されうる。実施形態において、膜４３２は、処理動作中に厚さが変化することになる膜（例えば、堆積プロセス中に膜の厚さが増加し、エッチングプロセス中に膜の厚さが減少することになる膜）でありうる。したがって、実施形態は、膜４３２の厚さを減らすために使用されるエッチングプロセスに耐エッチング性のある材料であるコレクタ４４０を含む。
【００３９】
実施形態において、コレクタ４４０は、ＭＯＳＦＥＴ４４２に電気的に接続されている。例えば、コレクタ４４０は、電気トレース４１４を介してＭＯＳＦＥＴ４４２のゲート４４８に電気的に接続されうる。コレクタ４４０は、ＭＯＳＦＥＴ４４２から物理的に分離されうるが、補助構成要素は、互いに電気的に接続されうる。したがって、コレクタ４４０がＭＯＳＦＥＴ４４２から離間した所定の場所に位置するときでさえ、ＭＯＳＦＥＴ４４２は、コレクタ４４０上の膜４３２の厚さの増減を検出するように構成されうる。
【００４０】
実施形態において、コレクタ４４０は、外側リム４４３によって画定されるプロファイルを含みうる。外側リム４４３の形状は、下向きの方向に見ると、円形、長方形、又は他の任意の形状でありうる。更に、コレクタ４４０は平坦であってもよく（即ち、コレクタ４４０は、本質的に平面である上面を有していてもよく）、又はコレクタ４４０は、図４Ａに示すような円錐形状の上面を有していてもよい。実施形態において、コレクタ４４０は、ＭＯＳＦＥＴ４４２とは別個の構造ではないが、代わりにＭＯＳＦＥＴ４４２に組み込まれる。例えば、コレクタ４４０は、ＭＯＳＦＥＴ４４２のゲート４４８上の収集エリアでありうる。
【００４１】
実施形態において、トランジスタセンサ２１９の出力信号は、ゲート４４８にわたって測定されたＭＯＳＦＥＴ４４２の閾値電圧でありうる。閾値電圧は、コレクタ４４０上の膜４３２の厚さに直接対応しうる。例えば、膜４３２がコレクタ４４０の上にない場合、閾値電圧は、第１の値を有し、膜４３２がコレクタ４４０の上にある場合、閾値電圧は、第２の値（第１の値とは異なる）を有しうる。したがって、ＭＯＳＦＥＴ４４２の閾値電圧は、コレクタ４４０の上の膜４３２の厚さに応じて変化しうる。プロセッサ３７６は、閾値電圧の変化を検出するように構成され、したがって、自己認識基板１００は、トランジスタセンサ２１９の場所における膜４３２の厚さの変化に気づくことができる。追加の実施形態は、ネットワークインターフェースデバイス３７１を用いて、出力信号（即ち、閾値電圧）を外部コンピューティングデバイスに送信することを含みうる。
【００４２】
ここで図４Ｂを参照すると、自己認識基板１００の共振器型センサ２１９の概略図が、実施形態にしたがって示されている。実施形態において、自己認識基板１００の一又は複数のセンサ２１９は、共振器型センサ２１９を含む。共振器センサ２１９は、水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ）、表面弾性波（ＳＡＷ）、又は膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）のような適切な共振質量センサであってもよく、これらはすべて、これらの表面上に堆積した膜４３２の累積質量を定量化することが知られている。共振器の複雑性及び多様性の説明は、簡潔さと理解の容易さを目的として説明を簡略化するために、ここでは記載されない。共振器センサ２１９は、基板１０２の支持面１０４にわたる所定の場所に形成されうる。各共振器センサ２１９は、当技術分野で知られているように、特性周波数（例えば、共振周波数）を有しうる。例えば、詳細には触れないが、共振器センサ２１９は、図４Ｂに示すような単純な質量−ばねシステムによって表されてもよい。共振器センサ２１９の特性周波数は、共振器センサ２１９の質量Ｍに反比例しうる。例えば、特性周波数は、微小共振器システムのｓｑｒｔ（ｋ／Ｍ）に比例しうるのだが、ここで「Ｍ」は質量Ｍに対応し、「ｋ」は共振器センサ２１９の比例定数に対応する。したがって、共振器センサ２１９上の膜４３２の厚さが変化すると、特性周波数がシフトすると認識されるだろう。したがって、膜４３２の堆積又はエッチング中に、膜４３２の厚さがモニタされうる。
【００４３】
ここで図４Ｃを参照すると、自己認識基板１００の共振器型センサ２１９の概略図が、実施形態にしたがって示されている。使用されうる１つの例示的種類の共振器センサ２１９は、熱作動式高周波単結晶シリコン共振器のような微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）共振質量センサである。このような共振器型センサ２１９は、単一マスクプロセスを使用して個々のデバイス又はアレイとして支持面１０４上に製造されうる。共振器センサ２１９は、対称面４５２の両側に２つのパッド４５０を含みうる。変動する電流を２つのパッド４５０の間に通して、電流経路に交流（ＡＣ）オーム損失成分を生じさせることがある。実施形態において、オーム損失の大部分は、パッド４５０を相互結合する薄いピラー４５４内で生じる。薄いピラー４５４は、中央に位置し、パッド４５０の間を対称面４５２に直交する方向に延びうる。ピラー４５４で発生した変動温度は、面内共振モードで共振器センサ２１９を作動させるために、ピラー４５４にＡＣ力及び交流熱応力を生じさせることがある。面内共振モードでは、質量「Ｍ」を有するパッド４５０は、反対方向に振動する。したがって、共振時に、共振器センサ２１９は、振動パッド４５０の特性周波数を含み、ピラー４５４の抵抗は、ピエゾ抵抗効果による交流機械応力によって変調される。したがって、特性周波数に対応する共振センサ２１９内に検出可能な小信号運動電流が存在する。
【００４４】
共振器センサ２１９の特性周波数のシフトを検出するために、周波数源３７２及び検出器３７３は、自己認識基板１００の電子回路ハブ１１６に組み込まれうる。周波数源３７２は、共振器センサ２１９を励起するために使用される広い周波数源でありうる。検出器３７３は、共振器センサ２１９の特性周波数をモニタし、特性周波数の変化を検出しうる。例えば、検出器３７３は、特性周波数（例えば、出力電圧又は電流）に対応する信号をプロセッサ３７６に出力しうる。プロセッサ３７６は、出力電圧を受け取り、特性周波数の変化を認識するように構成されうる。したがって、出力電圧が変化する及び／又は共振器センサ２１９の特性周波数が変化すると、自己認識基板１００は、変化を膜４３２の厚さの変化として記録することができる。膜４３２の厚さの変化の時間及び場所はまた、処理動作の全過程中の特定の場所での膜４３２の厚さの変化のプロセスモニタリングを提供するために、同様に記録されてもよい。例えば、共振器センサ２１９の質量Ｍが増加するにつれて（例えば、膜４３２の厚さが増加するにつれて）、特性周波数が下降し、自己認識基板１００が膜の厚さの増加履歴を捕捉することが可能になる。代替的には、プロセッサ及びメモリが自己認識基板１００に含まれていない場合、出力信号は、処理動作のリアルタイムプロセスモニタリングを提供するために、ネットワークインターフェースデバイス３７１によって外部コンピューティングデバイスに送信されうる。
【００４５】
例示的なトランジスタセンサ及び共振センサが本明細書で提供されているが、処理動作中に基板上又は処理ステーション内の異なる処理条件をモニタするために任意のセンサが使用されてもよいと理解すべきである。処理条件（例えば、膜の厚さ、粒子の有無、質量、基板温度、チャック温度、表面電荷、磁場強度、特定ガス濃度、プラズマの電子エネルギー分布関数（ＥＥＤＦ）、ＶＤＣなどの変化）に対応する出力信号（例えば、出力電圧、出力電流、周波数、時間測定値など）を生成可能な任意のセンサは、様々な実施形態に従って、センサ２１９として使用されうる。
【００４６】
実施形態によれば、自己認識基板１００は、任意の基板処理ステーションと併用されうる。１つの例示的な基板処理ステーション（例えば、基板処理ツール５６０）の平面図が、実施形態にしたがって図５に示されている。基板処理ツール５６０は、一又は複数のロードロック５６６によってファクトリインターフェース５６４に物理的に結合されたバッファチャンバ５６２を含みうる。ファクトリインターフェース５６４は、製造設備内のツール間で基板を搬送するために使用される一又は複数の前方開口型統一ポッド（ＦＯＵＰ）５６５を収容可能でありうる。自己認識基板１００が生産基板のフォームファクタと類似のフォームファクタを有する実施形態では、製造設備内で自己認識基板１００を搬送するために、同じ設備（例えば、ＦＯＵＰ、基板移送ロボット（図示せず）など）が使用されうる。
【００４７】
一又は複数の処理チャンバ５６８は、直接又は一若しくは複数のそれぞれのロードロック（図示せず）によって、バッファチャンバ５６２に物理的に結合されうる。バッファチャンバ５６２は、本質的に、処理チャンバ５６８内のプロセス圧力よりも高い圧力であるにもかかわらず、低圧のままである、処理チャンバ５６８のそれぞれの空間よりも大きな中間空間として作用しうる。したがって、基板（例えば自己認識基板）は、半導体デバイスの製造中に真空（又はほぼ真空）条件下で基板処理ツール５６０のチャンバ間を移動させることができる。この移動は、例示を過度に複雑にしないために、図示されていない基板処理ツール５６０に含まれる様々なデバイス（例えば、ロボットアーム、シャトルなど）によって可能になりうる。
【００４８】
種々の製造動作が、処理チャンバ５６８内で実行されうる。例えば、処理チャンバ５６８の少なくとも１つは、プラズマエッチチャンバ、堆積チャンバ、リソグラフィツールのチャンバ、又は他の任意の半導体プロセスツールチャンバでありうる。よって、処理チャンバ５６８は、真空条件下、大気条件下、又は他の任意の圧力状態下で製造プロセスを実行するために使用されてもよい。自己認識基板１００の各センサ２１９は、様々な処理チャンバ５６８によって実施される処理動作中に、所与の処理条件の変化（例えば、膜の厚さ、粒子の有無、質量、基板温度、チャック温度、表面電荷、磁場強度、特定ガス濃度、プラズマの電子エネルギー分布関数（ＥＥＤＦ）、ＶＤＣなどの変化）を感知するように構成されうる。
【００４９】
基板処理ツール５６０は、外部コンピュータ又はサーバ５６１に接続されうる。外部コンピュータ５６１は、基板上で実行される処理動作のための方策を提供し、施設全体にわたる基板の流れをモニタし、一般に自動化製造プロセスを提供するために使用されうる。基板処理ツール５６０は、外部コンピュータ５６１に有線又は無線で接続されうる。実施形態では、コンピュータ５６１はまた、処理ツール５６０に組み込まれてもよい。実施形態では、コンピュータ５６１は、電圧、ガス流量、圧力設定などのチャンバプロセスに対応するチャンバ５６８のそれぞれからの出力信号を受信しうる。更に、コンピュータ５６１は、自己認識基板１００のネットワークインターフェースデバイス３７１によって自己認識基板１００に無線で接続されてもよい。
【００５０】
よって、実施形態は、リアルタイム処理条件が、処理動作中に外部コンピュータ５６１に送信されることを可能にする。外部コンピュータ５６１は、所望の終点（例えば、膜の厚さ）に達したかどうかを判定するために、自己認識基板上のセンサ２１９からの出力信号を処理するように構成されうる。基板の表面からのリアルタイムデータに依存することにより、プロセス方策のみに依存する場合に可能であるよりも、処理動作をより正確に制御することが可能になる。更に、処理動作が完了するときに膜の厚さが分かっているので、追加の計測動作を省略してもよい。自己認識基板１００を様々な方法で使用する方法が、図６及び図７に関して以下により詳細に説明される。
【００５１】
ここで図６を参照すると、基板処理ステーション内の自己認識基板１００を用いて基板処理動作をモニタし制御するための方法における工程を表すフローチャートの説明図が、実施形態に従って示されている。工程６８２において、外部コンピュータ５６１は、基板処理ステーション（例えば、基板処理ツール５６０）内の自己認識基板１００の基板処理動作を開始しうる。自己認識基板１００は、上述の構造及び構成要素（例えば、生産領域１０９間の非生産領域１２２に形成された複数のセンサ２１９、及び一又は複数のセンサ２１９から得られた出力信号を伝送するためのネットワークインターフェース）を有しうる。センサ２１９の各々は、基板表面上のプロセス条件に対応する出力信号を生成するように構成されうる。本明細書に記載の例示的な実施形態では、モニタされているプロセス条件は、堆積プロセスにおける膜の厚さである。しかしながら、他の処理条件（例えば、粒子の有無、質量、基板温度、チャック温度、表面電荷、磁場強度、特定ガス濃度、プラズマの電子エネルギー分布関数（ＥＥＤＦ）、ＶＤＣなど）を、膜の厚さの代わりに、又は膜の厚さに加えてモニタしてもよいと理解すべきである。
【００５２】
実施形態では、基板処理動作は、プロセス方策に従って基板処理ツール５６０によって実施されてもよい。例えば、基板処理ツール５６０は、外部コンピュータ５６１からプロセス方策を受信しうる。プロセス方策は、外部コンピュータ５６１にアクセス可能なメモリに記憶されうる。実施形態では、処理方策は、堆積プロセス、エッチングプロセス、露出プロセス、又は基板上のデバイスの製造に使用される任意の他の処理動作のためのものでありうる。
【００５３】
実施形態では、プロセス方策は、基板１０２上の一又は複数のセンサ２１９によってモニタされている処理条件に関連する終点基準を含みうる。例えば、膜堆積又はエッチング動作において、終点基準は、所望の膜の厚さでありうる。幾つかの実施形態では、終点基準は、すべてのセンサ２１９によって報告される膜の厚さが少なくとも所定のターゲット値であることを必要としうる。追加の実施形態は、センサ２１９の閾値パーセンテージが所定のターゲット値に達する（例えば、センサの少なくとも９５％が所定のターゲット値に達した、又は超えた）ことを必要とする終点基準を含みうる。他の実施形態は、すべてのセンサ２１９が所定のターゲット値の少なくとも閾値のパーセンテージに達する（例えば、すべてのセンサが所定のターゲット値の少なくとも９５％を報告する）終点基準を含みうる。更に別の実施形態では、終点基準は、複数の種類の処理条件（例えば、終点基準を生成するために、膜の厚さ及び温度の両方が使用されうる）に対応しうる。
【００５４】
幾つかの実施形態では、工程６８２において、自己認識基板１００上のクロック３７４を起動させ、処理ツール５６０に関連するクロックと同期させることができる。例えば、クロック３７４は、ゼロの動きまでの減速を検出する自己認識基板１００上の加速度計３７５によって起動されうる。自己認識基板１００上のクロック３７４を処理ツール５６０に関連するクロックと同期させることにより、処理ツールからのデータを自己認識基板１００からのデータと重ね合わせることができる。
【００５５】
工程６８４において、基板１０２上に形成された一又は複数のセンサ２１９からの出力信号は、外部コンピュータ５６１によって受信されうる。センサ２１９からの出力信号は、ネットワークインターフェースデバイス３７１によって外部コンピュータ５６１に送信されうる。したがって、プロセス条件の変化のリアルタイム分析が得られうる。実施形態では、出力信号は、終点基準に関連する基板１０２上の処理条件に対応しうる。膜堆積動作の具体例では、出力信号は、膜の厚さに対応しうる。他の実施形態は、粒子の有無、質量、基板温度、チャック温度、表面電荷、磁場強度、特定ガス濃度、プラズマの電子エネルギー分布関数（ＥＥＤＦ）、ＶＤＣなどに対応しうる出力信号を含みうる。実施形態では、出力信号は、出力電圧、出力電流、周波数、時間測定値などでありうる。実施形態によれば、複数の処理条件の出力信号を提供するために、複数のセンサ種類が使用されうる。
【００５６】
工程６８６において、外部コンピュータ５６１は、一又は複数のセンサ２１９からの出力信号を終点基準と比較しうる。幾つかの実施形態では、外部コンピュータ５６１は、まず各出力信号を処理条件の値に変換することによって、出力信号を終点基準と比較しうる。例えば、電圧を膜の厚さの値に変換してもよい。実施形態では、変換は、出力信号値を処理条件値と対にするルックアップテーブルを用いて行うことができる。次いで、外部コンピュータ５６１は、終点基準が満たされているかどうかを判定するために、終点基準に対する変換された出力信号をチェックしうる。
【００５７】
工程６８８において、外部コンピュータ５６１は、終点基準が満たされたときに処理動作を終了しうる。例えば、外部コンピュータ５６１は、処理ツール５６０に処理動作を停止するよう指示するために、処理ツール５６０に命令を送達しうる。このように、処理動作は、処理に終点を提供するために、処理方策に依存しないことがある。代わりに、実施形態は、終点を基板表面上の実際の条件に依存可能とする。
【００５８】
処理動作のこのようなリアルタイムのモニタリングにより、処理動作のより正確な制御が可能となり、基板間のより大きな反復性が可能となる。例えば、チャンバ５６８内の処理条件は、堆積速度又はエッチング速度の変化をもたらす可能性のある反復した使用（例えば、チャンバ側壁に沿った残留堆積、構成要素の不均一な摩耗などによる）の後に変化することがある。単一のプロセス方策に依存することにより、これらの変化を考慮することができず、基板間の不一致を招く可能性がある。代わりに、実施形態は、チャンバ内の一貫性のない処理条件を説明することができる処理動作を即座に調節する。
【００５９】
更なる実施形態によれば、自己認識基板１００を使用するプロセスは、基板上の観察された条件に基づいて将来の処理方策を調節することを含みうる。そのようなプロセスにおける工程を表すフローチャートが、図７に示される。
【００６０】
工程７９２において、自己認識基板１００が処理ステーション（例えば、処理ツール５６０）内の第１の処理動作で処理されている間又はその後に、自己認識基板１００上の一又は複数のセンサ２１９からの出力信号セットが、外部コンピュータによって受信されうる。処理ツール５６０で実施される第１の処理動作は、プロセス方策に従って、又は図６に関して説明したものと実質的に類似の処理動作に従って実行されうる。実施形態では、センサ２１９からの出力信号は、ネットワークインターフェースデバイス３７１によって外部コンピュータ５６１に送信されうる。したがって、追加の計測を必要とせずに、処理動作の最終結果が得られうる。実施形態では、出力信号は、基板１０２上の処理条件に対応しうる。膜堆積動作の具体例では、出力信号は、膜の厚さに対応しうる。他の実施形態は、粒子の有無、質量、基板温度、チャック温度、表面電荷、磁場強度、特定ガス濃度、プラズマの電子エネルギー分布関数（ＥＥＤＦ）、ＶＤＣなどに対応しうる出力信号を含みうる。実施形態では、出力信号は、出力電圧、出力電流などでありうる。実施形態によれば、複数の処理条件に対して出力信号セットを提供するために、複数のセンサ種類が使用されうる。
【００６１】
更に、「出力信号セット」という用語が使用されるが、実施形態は、センサ２１９から受信される任意の数の出力信号を使用しうると理解すべきである。例えば、膜の厚さセンサ２１９では、最終出力信号が使用されうるが、基板温度センサ２１９からの出力信号のすべてが使用されてもよい。膜の厚さに関しては、最終値は、将来の処理動作を修正するために重要でありうるが、処理動作中に基板によって到達される最大温度又は取得される累積熱エネルギーは、将来の処理動作を修正するために（例えば、処理動作中に消費されたサーマルバジェット（ｔｈｅｒｍａｌ  ｂｕｄｇｅｔ）の量を考慮するために）重要でありうる。
【００６２】
工程７９４において、外部コンピュータ５６１は、出力信号セットを一又は複数のターゲット値と比較しうる。一又は複数のターゲット値は、第１の処理動作からの所望の処理結果と関連付けられうる。例えば、堆積又はエッチング動作のターゲット値は、膜の厚さの値でありうる。追加のターゲット値は、外部コンピュータによって取得される他の出力信号セットと関連付けられてもよい。例えば、熱収支の最大値は、基板温度出力データが得られるときのターゲット値として用いられてもよく、又は残留電荷最大値は、表面電荷出力データが得られるときのターゲット値として用いられてもよい。実施形態はまた、均一性プロファイル（例えば、基板１０２にわたる膜の均一堆積）に関連するターゲット値を含みうる。更に、ターゲット値は、一又は複数の基板１０２間の均一性（例えば、ロット内の基材間、又は一又は複数のロット内の基板間の均一な特性）と関連付けられうる。別の実施形態では、ターゲット値は、単一の処理ツール内又は複数の処理ツール内の処理ステーション間のいずれかで、一又は複数の処理ステーション間のプロセス均一性に関連付けらうる。
【００６３】
幾つかの実施形態では、外部コンピュータ５６１は、まず各出力信号を処理条件の値に変換することによって、出力信号セットをターゲット値と比較しうる。例えば、電圧を膜の厚さの値に変換してもよい。次いで、外部コンピュータ５６１は、将来の処理動作を修正する必要があるかどうかを判定するために、変換された出力信号セットを一又は複数のターゲット値に対しチェックしうる。
【００６４】
次に工程７９６を参照すると、外部コンピュータ５６１は、出力信号セットのうちの一又は複数がターゲット値と異なる場合に、第２の処理動作のプロセス方策を調節しうる。第１の処理動作が堆積処理動作である場合、出力信号セットがターゲット値を超えたことを示す場合には、次いで、エッチング速度又はエッチング処理の長さを増加させるために、第２の処理動作（例えば、エッチング動作）が修正されうる。同様に、ターゲット値が熱収支の最大使用であり、第１の処理動作が最大熱収支を超えた場合、第２の処理動作は、熱収支の使用を低減するために修正されうる。例えば、第２のプロセスは、より低い温度でより長い期間実行するように修正されうる。
【００６５】
したがって、自己認識基板１００は、各処理動作中に基板から得られたデータの結果としてカスタマイズされた処理方策を生成可能にすることによって、歩留まりを向上させるように利用されうる。更に、処理方策へのリアルタイム調節は、高価で時間のかかる基板の再加工を回避可能にする。
【００６６】
ここで図８を参照すると、基板処理ツール５６０の例示的なコンピュータシステム５６１のブロック図が、実施形態に従って示されている。図示されたコンピュータシステム５６１の一又は複数の構成要素は、自己認識基板１００の電子回路ハブ１１６内で使用されうる。更に、基板処理ツール５６０は、コンピュータシステム５６１を組み込んでもよい。実施形態では、コンピュータシステム５６１は、ロボット、ロードロック、処理チャンバ、及び基板処理ツール５６０の他の構成要素に接続され、それらを制御する。  コンピュータシステム５６１はまた、上述したように、基板処理ツール５６０にシステムログファイルを提供しうる。コンピュータシステム５６１はまた、自己認識基板１００から得られた出力信号を受信し分析しうる。即ち、処理条件に対する変化が自己認識基板１００の表面上の条件をどのように変えるかを決定するために、コンピュータシステム５６１は、ウエハ製造プロセスのプロセス動作を制御し、プロセスに関連する時間及び動作を記録するためのログファイルを生成し、自己認識基板１００によって記録されたデータのログファイルを比較するために、基板処理ツール５６０内に実装されうる。
【００６７】
コンピュータシステム５６１は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、イントラネット、エクストラネット、又はインターネットの他の機械に接続（例えば、ネットワーク接続）されうる。コンピュータシステム５６１は、クライアント−サーバネットワーク環境内のサーバ又はクライアントマシンの収容能力内で、又はピアツーピア（又は分散型）ネットワーク環境内のピアマシンとして動作しうる。コンピュータシステム５６１は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、携帯電話、ウェブアプライアンス、サーバ、ネットワークルータ、スイッチ若しくはブリッジ、又はその機械によって行われる動作を特定する（連続した又は別様な）１セットの命令を実行可能な任意の機械でありうる。更に、コンピュータシステム５６１に対する単一の機械のみが示されているが、「機械」という用語は、本明細書に記載の方法のうちの任意の一又は複数を実行するために、１セット（又は複数のセット）の命令を個々に又は連携的に実行する機械（例えばコンピュータなど）の任意の集合体を含むとも解釈されよう。
【００６８】
コンピュータシステム５６１は、コンピュータシステム５６１（又は他の電子デバイス）が実施形態に従ったプロセスを実行するようプログラムするために使用されうる命令を記憶した持続的な機械可読媒体を有するコンピュータプログラム製品又はソフトウェア８２２を含みうる。機械可読媒体は、機械（例えば、コンピュータ）によって読み取り可能な形式で情報を格納又は送信する任意の機構を含む。例えば、機械可読（例えば、コンピュータ可読）媒体は、機械（例えば、コンピュータ）可読記憶媒体（例えば、読み出し専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリ装置など）、機械（例えば、コンピュータ）可読伝送媒体（電気形態、光学形態、音響形態又は他の形態の伝播信号（例えば、赤外線信号、デジタル信号など））などを含む。
【００６９】
実施形態では、コンピュータシステム５６１は、システムプロセッサ８０２、メインメモリ８０４（例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）（同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）又はラムバスＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）など）、スタティックメモリ８０６（例えば、フラッシュメモリ、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）など）、及び二次メモリ８１８（例えば、データ記憶デバイス）を含み、それらは、バス８３０を介して互いに通信する。
【００７０】
システムプロセッサ８０２は、マイクロシステムプロセッサ、中央処理ユニットなどのような一又は複数の汎用処理デバイスを表す。より詳細には、システムプロセッサは、複合命令セットコンピューティング（ＣＩＳＣ）マイクロシステムプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ）マイクロシステムプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ）マイクロシステムプロセッサ、他の命令セットを実装するシステムプロセッサ、又は命令セットの組み合わせを実装するシステムプロセッサでありうる。システムプロセッサ８０２はまた、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの一又は複数の特殊用途処理デバイス、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号システムプロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークシステムプロセッサなどであってもよい。システムプロセッサ８０２は、本明細書に記載の動作を実行するための処理ロジックを実行するように構成される。
【００７１】
コンピュータシステム５６１は、自己認識基板１００といった、他のデバイス又は機械と通信するためのシステムネットワークインターフェースデバイス８０８を更に含みうる。コンピュータシステム５６１はまた、ビデオディスプレイユニット８１０（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオードディスプレイ（ＬＥＤ）、又は陰極線管（ＣＲＴ））、英数字入力デバイス８１２（例えば、キーボード）、カーソル制御デバイス８１４（例えば、マウス）、及び信号生成デバイス８１６（例えば、スピーカ）も含みうる。
【００７２】
二次メモリ８１８は、本明細書に記載の方法又は機能のうちの任意の一又は複数を実施する、一又は複数のセットの命令（例えば、ソフトウエア８２２）が記憶される、機械アクセス可能記憶媒体８３１（又はより具体的にはコンピュータ可読記憶媒体）を含みうる。ソフトウェア８２２はまた、コンピュータシステム５６１によって実行されている間、完全に又は少なくとも部分的に、メインメモリ８０４及び／又はシステムプロセッサ８０２内に常駐してもよく、メインメモリ８０４及びシステムプロセッサ８０２も、機械可読記憶媒体を構成しうる。ソフトウェア８２２は、システムネットワークインターフェースデバイス８０８を介してネットワーク８２０上で更に送信又は受信されうる。
【００７３】
機械アクセス可能記憶媒体８３１は、単一の媒体である例示的実施形態で示されているが、「機械可読記憶媒体」という用語は、一又は複数のセットの命令を記憶する単一の媒体又は複数の媒体（例えば、集中型又は分散型のデータベース、及び／又は関連するキャッシュ及びサーバ）を含むと理解すべきである。「機械可読記憶媒体」という用語はまた、機械による実行のためのセットの命令を記憶又は符号化することができ、機械に方法のうちの任意の一又は複数を実行させる任意の媒体を含むものと解釈されよう。したがって、「機械可読記憶媒体」という用語は、固体メモリ、光媒体及び磁気媒体を含むが、これらに限定されないと解釈されよう。
【００７４】
前述の明細書中では、特定の例示的な実施形態について説明してきた。以下の特許請求の範囲から逸脱することなく、様々な変更例が可能であることが明らかであろう。したがって、明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味であるとみなされるべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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